蓄熱タンク
【課題】 蓄熱タンクの保温性能の向上を図る。
【解決手段】 内筒８１は液体を貯留する貯留部８１１を有するとともに貯留部８１１の下部位置に開口部８１２を有し、液体流入通路８４１および液体流出通路８４２が形成されたボデー８４によって開口部８１２を閉塞した蓄熱タンクにおいて、内筒８１の内径をタンク内径Ｄとし、貯留部８１１の上下方向長さをタンク高さＨとしたとき、Ｄ／Ｈ≦０．５とすることにより、貯留部８１１が上下方向に細長くなり、主な放熱部であるボデー８４と高温水域（貯留部における上端近傍）との距離が長くなって、高温水域が上下に拡がる。
【解決手段】 内筒８１は液体を貯留する貯留部８１１を有するとともに貯留部８１１の下部位置に開口部８１２を有し、液体流入通路８４１および液体流出通路８４２が形成されたボデー８４によって開口部８１２を閉塞した蓄熱タンクにおいて、内筒８１の内径をタンク内径Ｄとし、貯留部８１１の上下方向長さをタンク高さＨとしたとき、Ｄ／Ｈ≦０．５とすることにより、貯留部８１１が上下方向に細長くなり、主な放熱部であるボデー８４と高温水域（貯留部における上端近傍）との距離が長くなって、高温水域が上下に拡がる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を保温貯蔵する蓄熱タンクに関するもので、特に水冷エンジンの冷却装置に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温のエンジン冷却水を蓄熱タンクにて保温貯蔵し、次回のエンジン始動時（コールドスタート時）に、その保温された冷却水をエンジンに循環させることによりエンジンの暖機運転を促進したり、或いは保温された冷却水を車両用暖房装置のヒータコアに供給することで即効的に車室内を暖房するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開１０−７１８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そして、蓄熱タンクにおいては、保温性能が特に重要視され、保温性能のさらなる向上が望まれている。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、蓄熱タンクの保温性能の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、液体を貯留する貯留部（８１１）を有するとともに貯留部（８１１）の下部位置に開口部（８１２）を有する内筒（８１）と、内筒（８１）を内部に収納して内筒（８１）との間に断熱空間（８３）を形成する外筒（８２）と、貯留部（８１１）と外部とを連通させる液体流入通路（８４１）および液体流出通路（８４２）が形成されるとともに開口部（８１２）を閉塞するボデー（９）８４とを備え、貯留部（８１１）は上下方向に延びる円柱状の空間である蓄熱タンクにおいて、内筒（８１）の内径をタンク内径Ｄとし、貯留部（８１１）の上下方向長さをタンク高さＨとしたとき、Ｄ／Ｈ≦０．５であることを特徴とする。
【０００６】
これによると、図３に示すように、Ｄ／Ｈ≦０．５の領域では、貯留後の貯留水の温度が高く、高い保温性能を得ることができる。これは、貯留部が上下方向に細長くなり、主な放熱部であるボデーと高温水域（貯留部における上端近傍）との距離が長くなって、高温水域が上下に拡がるためである。
【０００７】
また、開口部の内径および貯留部の容量を一定にした場合、Ｄ／Ｈを小さくするほどタンク内径Ｄが小さくなって、タンク内径Ｄと開口部の内径との寸法差が小さくなるため、内筒の絞り性が向上し、内筒を例えばスピニング加工にて一体成形することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の蓄熱タンクは、車両用水冷式内燃機関（１）を冷却して高温になった冷却水を貯留するのに用いることができる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る蓄熱タンクを用いた水冷エンジン用冷却装置の模式図、図２は図１の蓄熱タンクの断面図である。
【００１１】
図１において、冷却装置は、図示しない車両の水冷内燃機関（以下、エンジンという）１を冷却して高温になった冷却水をラジエータ２にて冷却するものであり、エンジン１とラジエータ２との間で冷却水を流通させる主冷却水回路３や、冷却水流を発生させる電動式のウォータポンプ４を備えている。
【００１２】
ラジエータ２を迂回させて冷却水を流通させるバイパス回路５が、主冷却水回路３に対して並列に接続されている。主冷却水回路３とバイパス回路５との接続部に設けられたサーモスタット６により、バイパス回路５に冷却水を流通させる場合とラジエータ２に冷却水を流通させる場合との切り換え制御がなされる。因みに、両回路３、５の切り換えは、通常、冷却水温度が約８０℃以上の場合にはラジエータ２に流れるように制御され、約８０℃未満の場合にはバイパス回路５に流れるように制御される。
【００１３】
主冷却水回路３およびバイパス回路５を迂回させて冷却水を流通させる副冷却水回路７が、主冷却水回路３およびバイパス回路５に対して並列に接続されている。副冷却水回路７には、冷却水を保温（蓄熱）する蓄熱タンク８と、副冷却水回路７を開閉する電磁式の開閉弁９が設けられている。
【００１４】
次に、蓄熱タンク８について、図２を用いて説明する。
【００１５】
蓄熱タンク８は、例えばステンレスのような耐食性に優れた材質にて有底円筒状に形成された内筒８１および外筒８２を備えている。外筒８２の内部に内筒８１を収納した状態で内筒８１および外筒８２の下端部８ａを溶接した構造となっており、内筒８１と外筒８２との間に略真空状態の断熱空間８３が形成されている。因みに、内筒８１はスピニング加工にて一体成形されている。
【００１６】
内筒８１の内部には、冷却水を貯留する貯留部８１１が形成されており、貯留部８１１は、上下方向に延びる円柱状の空間になっている。貯留部８１１の下部に位置する内筒８１の小径開口部８１２および大径開口部８１３には、両開口部８１２、８１３を閉塞する樹脂製のボデー８４が挿入されている。因みに、内筒８１の大径開口部８１３に形成された雌ねじとボデー８４に形成された雄ねじとを螺合させて、内筒８１とボデー８４とを結合している。
【００１７】
内筒８１とボデー８４との間には、内筒８１とボデー８４との間をシールするリング状のゴム製パッキン８５が配置されている。より詳細には、パッキン８５は、内筒８１における小径開口部８１２と大径開口部８１３の境界部に配置されている。
【００１８】
ボデー８４には、開閉弁９側の副冷却水回路７と貯留部８１１とを連通させる冷却水流入通路８４１が形成されている。冷却水流入通路８４１における貯留部８１１側の端部は、内筒８１の小径開口部８１２に近い位置、すなわち貯留部８１１における下部の位置に開口している。なお、冷却水流入通路８４１は本発明の液体流入通路に相当する。
【００１９】
ボデー８４における貯留部８１１側の端部にはパイプ１０が装着されている。そして、ボデー８４に形成されたボデー内冷却水流出通路８４２と、パイプ１０に形成されたパイプ内冷却水流出通路１０１とにより、ウォータポンプ４側の副冷却水回路７と貯留部８１１とが連通されている。パイプ内冷却水流出通路１０１における貯留部８１１側の端部は、内筒８１の上壁に近い位置、すなわち貯留部８１１の上端近傍位置に開口している。なお、ボデー内冷却水流出通路８４２は、本発明の液体流出通路に相当する。
【００２０】
また、ボデー８４における貯留部８１１側の端部には、冷却水流入通路８４１における貯留部８１１側の端部を囲むようにして、略カップ状の混合防止板１１が装着されている。混合防止板１１には複数個の流出穴１１１が形成されており、冷却水流入通路８４１から流入した冷却水は、流出穴１１１を介して貯留部８１１側に略均等に流入するようになっている。
【００２１】
外筒８２の外周部にアングル１２が装着され、蓄熱タンク８はこのアングル１２によって車両に固定されている。
【００２２】
次に、上記構成になる冷却装置の作動について説明する。
【００２３】
エンジン１の運転により冷却水が高温になると、開閉弁９を開弁させて蓄熱タンク８に高温の冷却水を流入させる。エンジン停止後は、高温の冷却水を蓄熱タンク８にて保温貯蔵する。
【００２４】
そして、エンジン始動の際には、蓄熱タンク８に保温貯蔵された冷却水をエンジン１に循環させることによりエンジン燃焼室近傍の温度を上昇させる。
【００２５】
具体的には、エンジン始動直前に、ウォータポンプ４を作動させるとともに開閉弁９を開弁させる。これにより、副冷却水回路７や冷却水流入通路８４１を介して蓄熱タンク８の貯留部８１１に低温の冷却水が流入する。
【００２６】
この流入してきた冷却水により、貯留部８１１内に保温貯蔵されていた高温の冷却水が押し上げられ、その高温の冷却水は、パイプ内冷却水流出通路１０１、ボデー内冷却水流出通路８４２、および副冷却水回路７を介して、エンジン１に循環する。
【００２７】
この際、貯留部８１１に流入してくる低温の冷却水は、混合防止板１１の作用により、貯留部８１１に貯蔵されていた高温の冷却水を全周均等に押し上げるようになっている。したがって、流入してくる低温の冷却水と貯蔵されていた高温の冷却水との混合が抑制され、高温の冷却水がエンジン１に循環される。
【００２８】
次に、内筒８１の内径Ｄ（以下、タンク内径という）と貯留部８１１の上下方向長さＨ（以下、タンク高さという）との比率（Ｄ／Ｈ）をパラメータとして、蓄熱タンク８の保温性を評価した。因みに、貯留部８１１の上端、すなわち内筒８１の上壁から小径開口部８１２までが、タンク高さＨに相当する。
【００２９】
図３はその検討結果を示すもので、横軸は、タンク内径Ｄとタンク高さＨとの比率（Ｄ／Ｈ）である。また、図３の縦軸は、初期温度９０℃の温水を蓄熱タンク８にて２４時間保温した後の、蓄熱タンク８内の温水の平均温度である。
【００３０】
なお、評価した蓄熱タンク８は、タンク内径Ｄをφ１００ｍｍの一定とし、また、小径開口部８１２の内径も一定とし、タンク高さＨを変更した。
【００３１】
図３から明らかなように、Ｄ／Ｈ≦０．５の領域では、２４時間保温後の温水の温度が高く、高い保温性能を得ることができる。これは、貯留部８１１が上下方向に細長くなり、主な放熱部であるボデー８４と高温水域（貯留部８１１における上端近傍）との距離が長くなって、高温水域が上下に拡がるためである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄熱タンクを用いた水冷エンジン用冷却装置の模式図である。
【図２】図１の蓄熱タンクの断面図である。
【図３】タンク内径とタンク高さの比率（Ｄ／Ｈ）と、蓄熱タンクの保温性との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
８１…内筒、８２…外筒、８３…断熱空間、８１１…貯留部、８１２…開口部、８４…ボデー、８４１…冷却水流入通路（液体流入通路）、８４２…ボデー内冷却水流出通路（液体流出通路）、Ｄ…タンク内径、Ｈ…タンク高さ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を保温貯蔵する蓄熱タンクに関するもので、特に水冷エンジンの冷却装置に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温のエンジン冷却水を蓄熱タンクにて保温貯蔵し、次回のエンジン始動時（コールドスタート時）に、その保温された冷却水をエンジンに循環させることによりエンジンの暖機運転を促進したり、或いは保温された冷却水を車両用暖房装置のヒータコアに供給することで即効的に車室内を暖房するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開１０−７１８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そして、蓄熱タンクにおいては、保温性能が特に重要視され、保温性能のさらなる向上が望まれている。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、蓄熱タンクの保温性能の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、液体を貯留する貯留部（８１１）を有するとともに貯留部（８１１）の下部位置に開口部（８１２）を有する内筒（８１）と、内筒（８１）を内部に収納して内筒（８１）との間に断熱空間（８３）を形成する外筒（８２）と、貯留部（８１１）と外部とを連通させる液体流入通路（８４１）および液体流出通路（８４２）が形成されるとともに開口部（８１２）を閉塞するボデー（９）８４とを備え、貯留部（８１１）は上下方向に延びる円柱状の空間である蓄熱タンクにおいて、内筒（８１）の内径をタンク内径Ｄとし、貯留部（８１１）の上下方向長さをタンク高さＨとしたとき、Ｄ／Ｈ≦０．５であることを特徴とする。
【０００６】
これによると、図３に示すように、Ｄ／Ｈ≦０．５の領域では、貯留後の貯留水の温度が高く、高い保温性能を得ることができる。これは、貯留部が上下方向に細長くなり、主な放熱部であるボデーと高温水域（貯留部における上端近傍）との距離が長くなって、高温水域が上下に拡がるためである。
【０００７】
また、開口部の内径および貯留部の容量を一定にした場合、Ｄ／Ｈを小さくするほどタンク内径Ｄが小さくなって、タンク内径Ｄと開口部の内径との寸法差が小さくなるため、内筒の絞り性が向上し、内筒を例えばスピニング加工にて一体成形することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の蓄熱タンクは、車両用水冷式内燃機関（１）を冷却して高温になった冷却水を貯留するのに用いることができる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る蓄熱タンクを用いた水冷エンジン用冷却装置の模式図、図２は図１の蓄熱タンクの断面図である。
【００１１】
図１において、冷却装置は、図示しない車両の水冷内燃機関（以下、エンジンという）１を冷却して高温になった冷却水をラジエータ２にて冷却するものであり、エンジン１とラジエータ２との間で冷却水を流通させる主冷却水回路３や、冷却水流を発生させる電動式のウォータポンプ４を備えている。
【００１２】
ラジエータ２を迂回させて冷却水を流通させるバイパス回路５が、主冷却水回路３に対して並列に接続されている。主冷却水回路３とバイパス回路５との接続部に設けられたサーモスタット６により、バイパス回路５に冷却水を流通させる場合とラジエータ２に冷却水を流通させる場合との切り換え制御がなされる。因みに、両回路３、５の切り換えは、通常、冷却水温度が約８０℃以上の場合にはラジエータ２に流れるように制御され、約８０℃未満の場合にはバイパス回路５に流れるように制御される。
【００１３】
主冷却水回路３およびバイパス回路５を迂回させて冷却水を流通させる副冷却水回路７が、主冷却水回路３およびバイパス回路５に対して並列に接続されている。副冷却水回路７には、冷却水を保温（蓄熱）する蓄熱タンク８と、副冷却水回路７を開閉する電磁式の開閉弁９が設けられている。
【００１４】
次に、蓄熱タンク８について、図２を用いて説明する。
【００１５】
蓄熱タンク８は、例えばステンレスのような耐食性に優れた材質にて有底円筒状に形成された内筒８１および外筒８２を備えている。外筒８２の内部に内筒８１を収納した状態で内筒８１および外筒８２の下端部８ａを溶接した構造となっており、内筒８１と外筒８２との間に略真空状態の断熱空間８３が形成されている。因みに、内筒８１はスピニング加工にて一体成形されている。
【００１６】
内筒８１の内部には、冷却水を貯留する貯留部８１１が形成されており、貯留部８１１は、上下方向に延びる円柱状の空間になっている。貯留部８１１の下部に位置する内筒８１の小径開口部８１２および大径開口部８１３には、両開口部８１２、８１３を閉塞する樹脂製のボデー８４が挿入されている。因みに、内筒８１の大径開口部８１３に形成された雌ねじとボデー８４に形成された雄ねじとを螺合させて、内筒８１とボデー８４とを結合している。
【００１７】
内筒８１とボデー８４との間には、内筒８１とボデー８４との間をシールするリング状のゴム製パッキン８５が配置されている。より詳細には、パッキン８５は、内筒８１における小径開口部８１２と大径開口部８１３の境界部に配置されている。
【００１８】
ボデー８４には、開閉弁９側の副冷却水回路７と貯留部８１１とを連通させる冷却水流入通路８４１が形成されている。冷却水流入通路８４１における貯留部８１１側の端部は、内筒８１の小径開口部８１２に近い位置、すなわち貯留部８１１における下部の位置に開口している。なお、冷却水流入通路８４１は本発明の液体流入通路に相当する。
【００１９】
ボデー８４における貯留部８１１側の端部にはパイプ１０が装着されている。そして、ボデー８４に形成されたボデー内冷却水流出通路８４２と、パイプ１０に形成されたパイプ内冷却水流出通路１０１とにより、ウォータポンプ４側の副冷却水回路７と貯留部８１１とが連通されている。パイプ内冷却水流出通路１０１における貯留部８１１側の端部は、内筒８１の上壁に近い位置、すなわち貯留部８１１の上端近傍位置に開口している。なお、ボデー内冷却水流出通路８４２は、本発明の液体流出通路に相当する。
【００２０】
また、ボデー８４における貯留部８１１側の端部には、冷却水流入通路８４１における貯留部８１１側の端部を囲むようにして、略カップ状の混合防止板１１が装着されている。混合防止板１１には複数個の流出穴１１１が形成されており、冷却水流入通路８４１から流入した冷却水は、流出穴１１１を介して貯留部８１１側に略均等に流入するようになっている。
【００２１】
外筒８２の外周部にアングル１２が装着され、蓄熱タンク８はこのアングル１２によって車両に固定されている。
【００２２】
次に、上記構成になる冷却装置の作動について説明する。
【００２３】
エンジン１の運転により冷却水が高温になると、開閉弁９を開弁させて蓄熱タンク８に高温の冷却水を流入させる。エンジン停止後は、高温の冷却水を蓄熱タンク８にて保温貯蔵する。
【００２４】
そして、エンジン始動の際には、蓄熱タンク８に保温貯蔵された冷却水をエンジン１に循環させることによりエンジン燃焼室近傍の温度を上昇させる。
【００２５】
具体的には、エンジン始動直前に、ウォータポンプ４を作動させるとともに開閉弁９を開弁させる。これにより、副冷却水回路７や冷却水流入通路８４１を介して蓄熱タンク８の貯留部８１１に低温の冷却水が流入する。
【００２６】
この流入してきた冷却水により、貯留部８１１内に保温貯蔵されていた高温の冷却水が押し上げられ、その高温の冷却水は、パイプ内冷却水流出通路１０１、ボデー内冷却水流出通路８４２、および副冷却水回路７を介して、エンジン１に循環する。
【００２７】
この際、貯留部８１１に流入してくる低温の冷却水は、混合防止板１１の作用により、貯留部８１１に貯蔵されていた高温の冷却水を全周均等に押し上げるようになっている。したがって、流入してくる低温の冷却水と貯蔵されていた高温の冷却水との混合が抑制され、高温の冷却水がエンジン１に循環される。
【００２８】
次に、内筒８１の内径Ｄ（以下、タンク内径という）と貯留部８１１の上下方向長さＨ（以下、タンク高さという）との比率（Ｄ／Ｈ）をパラメータとして、蓄熱タンク８の保温性を評価した。因みに、貯留部８１１の上端、すなわち内筒８１の上壁から小径開口部８１２までが、タンク高さＨに相当する。
【００２９】
図３はその検討結果を示すもので、横軸は、タンク内径Ｄとタンク高さＨとの比率（Ｄ／Ｈ）である。また、図３の縦軸は、初期温度９０℃の温水を蓄熱タンク８にて２４時間保温した後の、蓄熱タンク８内の温水の平均温度である。
【００３０】
なお、評価した蓄熱タンク８は、タンク内径Ｄをφ１００ｍｍの一定とし、また、小径開口部８１２の内径も一定とし、タンク高さＨを変更した。
【００３１】
図３から明らかなように、Ｄ／Ｈ≦０．５の領域では、２４時間保温後の温水の温度が高く、高い保温性能を得ることができる。これは、貯留部８１１が上下方向に細長くなり、主な放熱部であるボデー８４と高温水域（貯留部８１１における上端近傍）との距離が長くなって、高温水域が上下に拡がるためである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄熱タンクを用いた水冷エンジン用冷却装置の模式図である。
【図２】図１の蓄熱タンクの断面図である。
【図３】タンク内径とタンク高さの比率（Ｄ／Ｈ）と、蓄熱タンクの保温性との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
８１…内筒、８２…外筒、８３…断熱空間、８１１…貯留部、８１２…開口部、８４…ボデー、８４１…冷却水流入通路（液体流入通路）、８４２…ボデー内冷却水流出通路（液体流出通路）、Ｄ…タンク内径、Ｈ…タンク高さ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する貯留部（８１１）を有するとともに前記貯留部（８１１）の下部位置に開口部（８１２）を有する内筒（８１）と、前記内筒（８１）を内部に収納して前記内筒（８１）との間に断熱空間（８３）を形成する外筒（８２）と、前記貯留部（８１１）と外部とを連通させる液体流入通路（８４１）および液体流出通路（８４２）が形成されるとともに前記開口部（８１２）を閉塞するボデー（８４）とを備え、前記貯留部（８１１）は上下方向に延びる円柱状の空間である蓄熱タンクにおいて、
前記内筒（８１）の内径をタンク内径Ｄとし、前記貯留部（８１１）の上下方向長さをタンク高さＨとしたとき、
Ｄ／Ｈ≦０．５であることを特徴とする蓄熱タンク。
【請求項２】
冷却水にて冷却される水冷式内燃機関（１）を備える車両に搭載されるものであって、
前記貯留部（８１１）に貯留する液体は、前記水冷式内燃機関（１）を冷却して高温になった冷却水であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱タンク。
【請求項１】
液体を貯留する貯留部（８１１）を有するとともに前記貯留部（８１１）の下部位置に開口部（８１２）を有する内筒（８１）と、前記内筒（８１）を内部に収納して前記内筒（８１）との間に断熱空間（８３）を形成する外筒（８２）と、前記貯留部（８１１）と外部とを連通させる液体流入通路（８４１）および液体流出通路（８４２）が形成されるとともに前記開口部（８１２）を閉塞するボデー（８４）とを備え、前記貯留部（８１１）は上下方向に延びる円柱状の空間である蓄熱タンクにおいて、
前記内筒（８１）の内径をタンク内径Ｄとし、前記貯留部（８１１）の上下方向長さをタンク高さＨとしたとき、
Ｄ／Ｈ≦０．５であることを特徴とする蓄熱タンク。
【請求項２】
冷却水にて冷却される水冷式内燃機関（１）を備える車両に搭載されるものであって、
前記貯留部（８１１）に貯留する液体は、前記水冷式内燃機関（１）を冷却して高温になった冷却水であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱タンク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１０４９７４（Ｐ２００６−１０４９７４Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９０１１３（Ｐ２００４−２９０１１３）
【出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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